Luận án tiến sĩ Nguyễn Thị Thu Hà: Nghiên cứu vật liệu LiAlO2 đo liều photon

BÞ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O BÞ KHOA HâC VÀ CÔNG NGHÈ VIÈN NNG L¯þNG NGUYÊN Tþ VIÈT NAM ----------------------------- NGUYÆN THà THU HÀ NGHIÊN CĄU VÀ PHÁT TRIÄN VÀT LIÈU LITHIUM ALUMINATE (LiAlO2) ĐÄ ĐO LIÂU PHOTON LUÀN ÁN TIÀN SĨ VÀT LÝ Hà Nßi – 2023 BÞ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O BÞ KHOA HâC VÀ CÔNG NGHÈ VIÈN NNG L¯þNG NGUYÊN Tþ VIÈT NAM ----------------------------- NGUYÆN THà THU HÀ NGHIÊN CĄU VÀ PHÁT TRIÄN VÀT LIÈU LITHIUM ALUMINATE (LiAlO2) ĐÄ ĐO LIÂU PHOTON LUÀN ÁN TIÀN SĨ VÀT LÝ Chuyên ngành: VÁt lý nguyên tÿ và h¿t nhân Mã số: 9.06 Ng°ái h°ßng d¿n khoa hãc: 1. Tránh Vn Giáp 2. NguyÇn Trãng Thành Hà Nßi - 2023 LàI CAM ĐOAN Tôi xin cam oan ây là công trình nghiên cąu căa tôi d°ái sự h°áng d¿n căa TS. Tránh Văn Giáp và TS.

Nguyßn Trọng Thành. Các kÃt quÁ nghiên cąu °ÿc trình bày trong luÁn án là trung thực, khách quan và ch°a từng bÁo vá á b¿t kỳ học vá nào. Tôi xin cam oan rÅng mọi sự giúp ỡ cho viác thực hián luÁn án ã °ÿc cám ¢n, các thông tin trích d¿n trong luÁn án này Åu °ÿc chß rõ ngußn gốc. Tác giÁ luÁn án NguyÇn Thá Thu Hà i LàI CÀM ¡N.

ĐÇ hoàn thành °ÿc ch°¢ng trình tiÃn sĩ và viÃt luÁn án, tác giÁ ã nhÁn °ÿc sự quan tâm, giúp ỡ tÁn tình căa các tá chąc, cá nhân. Lßi Áu tiên, tác giÁ xin bày tỏ lòng biÃt ¢n sâu sÃc tái hai thÁy h°áng d¿n là TS. Tránh Văn Giáp và TS. Nguyßn Trọng Thành ã tÁn tình h°áng d¿n truyÅn ¿t nhāng kiÃn thąc, kinh nghiám quý báu trong chuyên môn, ßng viên và t¿o mọi iÅu kián thuÁn lÿi cho tác giÁ trong suốt quá trình học tÁp, nghiên cąu và hoàn thián luÁn án.

Tác giÁ xin gÿi lßi cÁm ¢n các thÁy cô, các cán bß tham gia giÁng d¿y và công tác t¿i Trung tâm Đào t¿o h¿t nhân - Vián Năng l°ÿng nguyên tÿ Viát Nam ã tÁn tình giÁng d¿y, giúp ỡ và hỗ trÿ mọi thă tāc cÁn thiÃt cho tác giÁ trong quá trình học tÁp, nghiên cąu và thực hián luÁn án. Trong quá trình thực hián luÁn án <Nghiên cāu và phát triển vật liệu lithium aluminate (LiAlO2) để đo liều photon=, tác giÁ ã nhÁn °ÿc r¿t nhiÅu sự giúp ỡ, t¿o iÅu kián căa tÁp thÇ ban lãnh ¿o, các nhà khoa học, cán bß Vián Khoa học và Kỹ thuÁt H¿t nhân, Vián Khoa học vÁt liáu, Trung tâm Đào t¿o H¿t nhân. Tôi xin bày tỏ lòng cÁm ¢n chân thành vÅ sự giúp ỡ ó. Cuối cùng tác giÁ muốn giành tình cÁm chân thành gÿi lßi cÁm ¢n bố m攃⌀, ng°ßi thân và ặc biát là ng°ßi chßng yêu quý ã luôn á bên c¿nh ßng viên, hỗ trÿ và giúp ỡ tôi học tÁp, làm viác và hoàn thành luÁn án.

LuÁn án không tránh khỏi còn nhiÅu khiÃm khuyÃt, thiÃu sót, tác giÁ mong muốn nhÁn °ÿc nhāng ý kiÃn óng góp căa quí thÁy cô, nhà khoa học, ßng nghiáp và nhāng ng°ßi quan tâm, Ç tác giÁ tiÃp tāc hoàn thián luÁn án căa mình. Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Nghiên cąu sinh NguyÇn Thá Thu Hà ii MĀC LĀC DANH MĀC CÁC KÝ HIàU, CHĀ VIÂT TÂT. vi DANH MĀC CÁC BÀNG BIÆU. vii DANH MĀC CÁC HÌNH VÀ.

ix Mà ĐÀU. NGHIÊN CĄU TàNG QUAN .1 Tương tác cÿa bāc x¿ với vật chất .1 Sự ion hóa trực tiếp và gián tiếp .2 Tương tác cÿa bāc x¿ ion hóa với vật chất.2 Các đ¿i lượng, đơn vị và phương pháp đo liều bāc x¿ .1 Các đ¿i lượng và đơn vị trong đo liều bāc x¿ .2 Các phương pháp đo liều bāc x¿ .3 Phương pháp đo liều nhiệt phát quang.4 Các tham số động học trong đo liều nhiệt phát quang .5 Vật liệu dùng trong đo liều nhiệt phát quang .3 Tổng quan về vật liệu LiAlO2 .1 Vật liệu LiAlO2 và āng dụng trong đo liều bāc x¿ .2 Tổng quan nghiên cāu về vật liệu LiAlO2 trên thế giới và trong nước .4 Tiểu kết chương 1. PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĄU, CH T¾O VÀT LIàU LiAlO2 .1 Phương pháp chế t¿o vật liệu LiAlO2 .1 Dụng cụ và thiết bị chính dùng cho chế t¿o vật liệu.2 Phương pháp chế t¿o vật liệu LiAlO2 .2 KhÁo sát đặc trưng cấu trúc hình thái học cÿa vật liệu LiAlO2 .1 Phương pháp nhiễu x¿ tia X (XRD) .2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM).3 Nghiên cāu khÁo sát đặc tính đo liều cÿa vật liệu LiAlO2 .2 Thiết bị đo nhiệt phát quang .4 Phân tích đường cong TL cÿa LiAlO2 bằng phương pháp giÁi chập .5 Tiểu kết chương 2. 51 iii Ch°¢ng 3.

KÂT QUÀ NGHIÊN CĄU VÀ PHÁT TRIÆN VÀT LIàU LiAlO2. Kết quÁ chế t¿o và khÁo sát đặc trưng cấu trúc cÿa vật liệu LiAlO2 .1 Ành hưởng cÿa nhiệt độ thiêu kết và giá trị pH đến cấu trúc pha cÿa mẫu được chế t¿o .2 Kết quÁ đo phổ nhiễu x¿ tia X .3 Kết quÁ đo kính hiển vi điện tử quét .2 Kết quÁ nghiên cāu khÁo sát đặc tính đo liều cÿa vật liệu ´-LiAlO2. Phông và giới h¿n phát hiện cÿa LiAlO2. Độ đồng đều cÿa vật liệu LiAlO2 sau khi được chế t¿o .4 Độ nh¿y tín hiệu nhiệt phát quang cÿa LiAlO2 .5 Nghiên cāu, khÁo sát khÁ năng tái sử dụng cÿa vật liệu LiAlO2 .6 Đáp āng liều cÿa vật liệu LiAlO2 .7 Độ suy giÁm tín hiệu TL sau khi chiếu x¿ .3 Nghiên cāu, khÁo sát đường cong TL và các tham số bẫy cÿa vật liệu LiAlO2 .1 D¿ng đường cong āng với các lo¿i bāc x¿ khác nhau .2 Nghiên cāu khÁo sát tín hiệu TL cÿa vật liệu LiAlO2 khi thay đổi tốc độ gia nhiệt .4 Phân tích đường cong TL cÿa LiAlO2 bằng phương pháp giÁi chập .1 Đường cong TL mô phỏng được so sánh với đường cong thực nghiệm cÿa vật liệu LiAlO2 được chế t¿o bằng phương pháp sol-gel .2 Đường cong TL mô phỏng được so sánh với đường cong thực nghiệm cÿa vật liệu LiAlO2 được chế t¿o bằng phương pháp sol-gel kết hợp với EDTA.5 Tiểu kết chương 3.

ÁP DĀNG M¾NG N¡RON NHÂN T¾O ĐÄ NHÀN D¾NG, ĐÁNH GIÁ LIÂU CĂA VÀT LIÈU LiAlO2 .1 Giới thiệu m¿ng nơron nhân t¿o .1 Khái niệm m¿ng nơron nhân t¿o .2 Phân lo¿i m¿ng nơron nhân t¿o .3 Mô hình m¿ng nhiều lớp .4 Quá trình học cÿa m¿ng nơron .5 Thuật toán lan truyền ngược .2 Xây dựng cấu trúc mô hình m¿ng .3 Xây dựng cơ sở dữ liệu dùng cho việc huấn luyện m¿ng .4 Quá trình huấn luyện .5 Kết quÁ áp dụng m¿ng nơron nhân t¿o để nhận d¿ng, đánh giá liều cÿa vật liệu LiAlO2 .1 Kết quÁ áp dụng ANN để nhận d¿ng, đánh giá liều cÿa vật liệu LiAlO2 sau 52 lần học .2 Kết quÁ áp dụng ANN để nhận d¿ng, đánh giá liều cÿa vật liệu LiAlO2 sau 109 lần học .3 Viết chương trình thu thập, tính toán dữ liệu, āng dụng m¿ng nơron .6 Tiểu kết chương 4. 109 KÂT LUÀN VÀ KIÂN NGHà. 110 TÀI LIàU THAM KHÀO. 128 v DANH MĀC CÁC KÝ HIÈU, CHĀ VIÀT TÂT Kí hiÉu Tên tiÁng Anh Tên tiÁng ViÉt ANN Artificial Neural Network M¿ng n¢ron nhân t¿o E Activation Energy Năng l°ÿng kích ho¿t EDTA Etylen Diamin Tetra Acetic Hÿp ch¿t hóa học EDTA EPR Electron Paramagnetic Resonance Cßng h°áng thuÁn từ ián tÿ FOM Figure Of Merit Há số làm kháp GOT General Of Trap Mßt b¿y táng quát Ăy ban quốc tà vÅ An toàn bąc International Commission on ICRP x¿ Radiation Protection International Commission on Ăy ban quốc tà vÅ ¢n vá và o ICRU l°ßng bąc x¿ Radiation Units and Measurements LiAlO2 Lithium aluminate VÁt liáu LiAlO2 LiF Lithi fluoride Hÿp ch¿t vô c¢ LiF MLP Multilayer perceptron M¿ng truyÅn thẳng nhiÅu láp OSL Optical Stimulated Luminesence Phát quang c°ỡng bąc quang s Frequency Factor TÁn số thoát SEM Scanning Electron Microscope Kính hiÇn vi ián tÿ quét TL Thermo-Luminescence Nhiát phát quang TLD Thermo-Luminescence Detector ĐÁu dò nhiát phát quang TSC Thermal Stimulated Conductivity Đß d¿n ián c°ỡng bąc nhiát Thermally Stimulated Phát quang c°ỡng bąc nhiát TSL Luminescence XRD X-Ray Diffraction Nhißu x¿ tia X vi DANH MĀC CÁC BÀNG BIÄU STT Tiêu đà bÁng Trang 1.1 Giá trá trọng số bąc x¿ (wR) căa mßt số lo¿i bąc x¿ ion 12 hóa có năng l°ÿng khác nhau 1.2 Giá trá trọng số mô wT °ÿc ICRP khuyÃn cáo 13 1.3 Mßt vài tính ch¿t căa lithium aluminate 30 1.4 Đặc tính o liÅu căa mßt số vÁt liáu nhiát phát quang 39 3.1 C¿u trúc pha căa vÁt liáu bá Ánh h°áng bái viác iÅu 53 chßnh giá trá pH khi °ÿc thiêu kÃt á nhiát ß 600 0C 3.2 C¿u trúc pha căa vÁt liáu bá Ánh h°áng bái viác iÅu 54 chßnh giá trá pH khi °ÿc thiêu kÃt á nhiát ß 800 0C 3.3 C¿u trúc pha căa vÁt liáu bá Ánh h°áng bái viác iÅu 54 chßnh giá trá pH khi °ÿc thiêu kÃt á nhiát ß 900 0C Dā liáu c¿u trúc căa vÁt liáu ´- LiAlO2 sau khi °ÿc chà 3.5 Giá trá phông và giái h¿n phát hián căa LiAlO2 60 3.6 KÃt quÁ ánh giá ß ßng Åu căa LiAlO2 62 3.7 Đánh giá ß tuyÃn tính o liÅu căa LiAlO2 63 3.8 KÃt quÁ kiÇm tra khÁ năng tái sÿ dāng căa vÁt liáu 65 LiAlO2 °ÿc chà t¿o bÅng ph°¢ng pháp sol-gel kÃt hÿp vái EDTA sau khi °ÿc chiÃu bąc x¿ gamma 4mGy 3.9 Suy giÁm tín hiáu TL căa mßt số vÁt liáu khác nhau sÿ 71 dāng trong o liÅu bąc x¿ và vÁt liáu do chúng tôi chà t¿o 3.10 Dách chuyÇn ßnh phá TL căa LiAlO2 theo tốc ß gia 74 nhiát 3.11 Các tham số b¿y xác ánh bÅng ph°¢ng pháp d¿ng ßnh 77 căa LiAlO2 °ÿc chiÃu x¿ gamma 0,3 Gy vái tốc ß gia nhiát 5 0C/s vii 3.12 Các tham số b¿y xác ánh bÅng ph°¢ng pháp d¿ng ßnh căa 77 LiAlO2 °ÿc chiÃu x¿ beta 30 phút vái tốc ß gia nhiát 10 0 C/s 3.13 Các tham số ßng học tính bÅng ph°¢ng pháp vá trí 78 ßnh căa LiAlO2 °ÿc chiÃu x¿ chiÃu x¿ gamma 0,3 Gy vái tốc ß gia nhiát 5 0C/s.14 Các tham số ßng học tính bÅng ph°¢ng pháp vá trí 78 ßnh căa LiAlO2 °ÿc chiÃu x¿ beta vái tốc ß gia nhiát 10 0C/s 3.15 Các tham số b¿y căa LiAlO2 °ÿc chà t¿o bÅng sol-gel 81 chiÃu bąc x¿ gamma 0,3 Gy 3.16 Các tham số b¿y căa LiAlO2 °ÿc chà t¿o bÅng sol-gel 85 vái EDTA chiÃu bąc x¿ gamma 0,3 Gy.1 BÁng tóm tÃt kÃt quÁ tính toán căa m¿ng n¢ron sau 52 101 lÁn học 4.2 BÁng tóm tÃt kÃt quÁ tính toán căa m¿ng n¢ron sau 109 104 lÁn học P2.1 BÁng kÃt quÁ tính toán căa m¿ng n¢ron sau 52 lÁn học 128 P2.2 BÁng kÃt quÁ tính toán căa m¿ng n¢ron sau 109 lÁn 131 học viii DANH MĀC CÁC HÌNH V¾ STT Tiêu đà hình v¿ Trang 1.3 S¢ ß phân rã căa 60 27Co và 55Cs 6 1.4 Hiáu ąng quang ián 7 1.